DE4214621C1 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Tarnvorrichtung für Wärmebildgeräte der im Gattungsbegriff des Anspruchs 1 genannten Art.The invention relates to a camouflage device for Thermal imaging devices in the preamble of claim 1 Art.
In Wärmebildgeräten wird die von allen Gegenständen ausge sandte temperaturabhängige Wärmestrahlung - Licht im infra roten Spektralbereich - zur Abbildung der Landschaft bei eingeschränkten Sichtverhältnissen durch z. B. Dunst oder Dunkelheit benutzt.In thermal imaging devices, it is emitted from all objects sent temperature-dependent heat radiation - light in infra red spectral range - for mapping the landscape restricted visibility due to e.g. B. haze or Darkness used.
Über eine Optik wird dabei die Infrarotstrahlung der betrach teten Szene auf einem Detektor, der gewöhnlich aus einer Vielzahl von Elementen besteht, abgebildet.The infrared radiation is viewed through optics scene on a detector, which usually consists of a There is a multitude of elements, shown.
Bei den gebräuchlichen technischen Lösungen entstehen in den Detektorelementen der empfangenen Wärmestrahlung entsprechen de elektrische Strom- oder Spannungsänderungen.With the common technical solutions arise in the Detector elements correspond to the heat radiation received de electrical current or voltage changes.
Diese elektrischen Signale werden verstärkt und mittels be kannter Technik für die Betrachtung sichtbar gemacht.These electrical signals are amplified and be known technology made visible for viewing.
Grundlagen und Ausführungsformen dieser Technik sind in "In frarottechnik-Grundlagen, Strahlungssender und Detektoren- Infrarotbildaufnahmen und -Wiedergabe-Fernmeßverfahren" von K. Stahl und G. Miosga, 2. Auflage, Heidelberg; Hüthig, 986ebeschrieben. The basics and embodiments of this technique are described in "In infrared technology basics, radiation transmitters and detectors Infrared Imaging and Playback Telemetry "from K. Stahl and G. Miosga, 2nd edition, Heidelberg; Hüthig, 986.
Wärmebildgeräte werden heute wegen ihrer hohen Kosten fast ausschließlich in der Landesverteidigung genutzt; sie er möglichen insbesondere Panzern auch nachts einen Angreifer zu beobachten und ggf. zu bekämpfen, wobei sich der Panzer selbst möglichst in Deckung durch Geländevertiefungen oder Pflanzenbewuchs hält. In der beobachteten Landschaft treten Fahrzeuge wegen ihrer Eigenwärme viel deutlicher hervor als bei Beobachtung mit herkömmlichen optischen Sichtmitteln, weshalb Wärmebildgeräte auch für Beobachtungen bei Tag einge setzt werden.Thermal imaging devices are becoming almost because of their high cost used exclusively in national defense; she he possible attackers, especially tanks, at night watch and, if necessary, fight, taking out the tank cover itself if possible through deepening of the terrain or Plant growth lasts. Step in the observed landscape Vehicles because of their own heat much more clearly than when observed with conventional optical viewing means, which is why thermal imaging devices are also used for daytime observations be set.
Die meisten Detektormaterialien erfordern, daß der Detektor auf eine tiefe Temperatur (z. B. 80 K) gekühlt wird, d. h. auf eine Temperatur die ca. 200 K unter der Temperatur liegt, die sich durchschnittlich aus der wärmestrahlenden Umgebung des Wärmebildgerätes ergibt.Most detector materials require that the detector is cooled to a low temperature (e.g. 80 K), d. H. to a temperature that is approx. 200 K below the temperature, which averaged from the heat radiating environment of the thermal imaging device results.
Dieser große Temperaturunterschied verursacht den Nachteil, daß ein gegnerischer Beobachter, der seinerseits mit einem Wärmebildgerät ausgerüstet ist und ein anderes Wärmebild be trachtet, dessen Lichteintrittsöffnung als auffälligen Fleck in der Szene wahrnimmt.This large temperature difference causes the disadvantage that an opposing observer, who in turn is with a Thermal imaging device is equipped and another thermal imaging be seeks, the light entry opening as a striking stain perceives in the scene.
Im besonderen wirkt sich dieser Nachteil aus, wenn die sich beobachtenden Geräte dem Typ angehören, bei dem der Detektor aus weniger Elementen besteht als dem Bildfeld entsprechen und das Bild erst durch Schwenken der empfangenen Wärmestrah lung mittels eines Strahl-Ablenkmittels über diese Detektor einzelelemente entsteht (scannendes Wärmebildgerät).In particular, this disadvantage affects when the observing devices are of the type in which the detector consists of fewer elements than correspond to the image field and the picture only by swiveling the received heat beam by means of a beam deflecting means via this detector individual elements are created (scanning thermal imaging device).
In diesem Fall blinkt der Fleck wegen der in der Regel vor handenen unterschiedlichen Ablenkfrequenzen der Strahl-Ab lenkmittel, die so abwechselnd einen Blick auf den "kalten" Detektor und das wärmere Geräteinnere freigeben, periodisch. In this case, the spot usually flashes because of the existing different deflection frequencies of the beam-Ab steering means that take turns looking at the "cold" Periodically release the detector and the warmer inside of the device.
Da das Auge sehr empfindlich solche periodischen Änderungen wahrnimmt, wird das Wärmebildgerät, und damit auch das zuge hörige militärische Objekt, trotz Tarnung nach dem Stand der Technik, schnell entdeckt.Because the eye is very sensitive to such periodic changes perceives, the thermal imaging device, and thus that too belonging military object, despite camouflage according to the state of the Technology, discovered quickly.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Tarnvorrich tung für Wärmebildgeräte zu schaffen, die es verhindert, daß sich gegenseitig beobachtende Wärmebildgeräte, wegen ihrer zur betrachteten Szene kontrastierenden Eintrittspupillen entdecken.The invention has for its object a camouflage device device for thermal imaging equipment that prevents it mutually observing thermal imagers, because of their entrance pupils contrasting with the scene being viewed discover.
Die Lösung gelingt mit den im Anspruch 1 angegebenen Maß nahmen.The solution succeeds with the measure specified in claim 1 took.
Da der Kontrastunterschied zwischen Eintrittspupille und Wär mebildgeräteumgebung durch das Strahlungsdefizit des Detek tors bezüglich des Strahlungsniveaus der Umgebung entsteht, sieht es die Erfindung vor, eine solche Strahlung als Ergän zung zu der vom Detektor ausgehenden hinzuzufügen, daß die Summe der die Eintrittspupille verlassenden Strahlung der von der Umgebung verursachten Strahlung entspricht.Since the contrast difference between entrance pupil and heat environment due to the radiation deficit of the Detek the radiation level of the environment arises, the invention provides such radiation as a supplement add to the outgoing from the detector that the Sum of the radiation leaving the entrance pupil that of corresponds to the radiation caused by the environment.
Zu diesem Zweck ist eine zusätzliche definiert strahlende Strahlungsquelle vorgesehen, deren Strahlung über einen Strahlenvereiniger mit der vom Detektor ausgehenden Strahlung vereinigt wird.For this purpose there is an additional defined radiant Radiation source provided, the radiation of which Radiation combiner with the radiation emitted by the detector is united.
Als wirtschaftliche Lösung wird eine Halogenglühlampe vor geschlagen, deren glühende Wendel die in den meisten Fällen erforderliche Temperatur von 3000 K aufweist.A halogen lamp is an economical solution beaten, the glowing filament of which in most cases required temperature of 3000 K.
Selbstverständlich sind andere Wärmequellen ebenfalls ge eignet, wenn sie in der Lage sind, die erforderliche Dif ferenzstrahlung zu emittieren. Of course, other heat sources are also ge suitable if they are able to meet the required dif to emit reference radiation.
Zur genaueren Angleichung, der die Eintrittspupille verlas senden Gesamtstrahlung an die Umgebungsstrahlung, ist es mög lich, die Leistung der Strahlungsquelle abhängig von der von einem Temperatursensor ermittelten Umgebungstemperatur durch Strom- oder Blendenvariation zu steuern oder, bei höheren An sprüchen, zusätzlich mittels eines vor dem Objektiv ange brachten Strahlungsmessers, im Vergleich mit der Umgebungs strahlung genau zu regeln.For a more precise approximation that left the entrance pupil send total radiation to the ambient radiation, it is possible Lich, the power of the radiation source depends on that of ambient temperature determined by a temperature sensor To control current or aperture variation or, at higher An say, additionally by means of a front of the lens brought radiation meter, compared to the environment regulate radiation precisely.
Die Strahlung der Strahlungsquelle ist auf den Winkelbereich der Detektorstrahlung zu begrenzen.The radiation from the radiation source is on the angular range to limit the detector radiation.
Bei Wärmebildgeräten des scannenden Typs ist außerdem die Strahlung der Strahlungsquelle richtungsgleich mit dem Bild des Detektors zu bewegen.For thermal imaging devices of the scanning type is also Radiation from the radiation source is in the same direction as the image to move the detector.
Weil die Vereinigung von Detektor- und Strahlenquellenstrah lung im Inneren des Wärmebildgerätes sehr kostenintensiv sein kann bzw. bei schon in Benutzung befindlichen Geräten eine Nachrüstung im Gerätestrahlengang so gut wie ausgeschlossen ist, besteht die Möglichkeit, die Strahlungsmischung über das außenliegende Abdeckfenster des Wärmebildgeräts vorzunehmen. Bei scannenden Wärmebildgeräten, ist ein Strahlen-Ablenkmit tel im externen Strahlengang notwendig, welches synchron und wirkungsgleich die Bewegungen des inneren Strahlen-Ablenkmit tels mit vollzieht.Because the union of detector and radiation source beam tion inside the thermal imager can be very expensive can or with devices already in use Retrofitting in the device beam path is virtually impossible there is the possibility of mixing the radiation via the external cover window of the thermal imager. In the case of scanning thermal imaging devices, there is a radiation deflection tel in the external beam path, which is synchronous and the movements of the inner radiation deflection are effective means with.
Für scannende Geräte ist es bei geringen Ansprüchen an die Tarnung akzeptabel, auf das Ablenken der Strahlung zu ver zichten, wenn die zusätzliche Strahlung auf einen solchen Helligkeitswert angehoben wird, daß die Gesamthelligkeit um den Mittelwert der Umgebungsstrahlung sowohl nach dunkel wie nach hell pulsiert. Der sich ergebende Blinkeffekt auf einem aufklärenden Wärmebildgerätemonitor ist dann deutlich ge ringer als ein Fleck, der von der Umgebungshelligkeit zu "dunkel" blinkt.For scanning devices it is with low demands on the Camouflage acceptable to deflect the radiation waive if the additional radiation on such Brightness value is raised that the total brightness by the mean of the ambient radiation both after dark as pulsates towards bright. The resulting blinking effect on one clearing thermal imaging device monitor is then clearly ge wrestler than a stain that depends on the ambient brightness "dark" flashes.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist zeichnerisch dar gestellt und wird im folgenden näher beschrieben.An embodiment of the invention is shown in the drawing and is described in more detail below.
Es zeigenShow it
Fig. 1 das Grundprinzip eines Wärmebildgerätes mit flächiger Detektoranordnung; Fig. 1 illustrates the basic principle of a thermal imaging device with an areal detector array;
Fig. 2 eine vereinfachte Darstellung eines Wärmebildgerätes mit einspaltiger Detektoranordnung und Strahl-Ablenk mittel (Scanner); Figure 2 is a simplified representation of a thermal imaging device with a single column detector arrangement and beam deflection means (scanner).
Fig. 3 das sich bei einem Wärmebildgerät mit linearer Anord nung von Detektorelementen ergebende Sehfeld mit dem darin schwenkenden Detektorbild; 3 extending in a thermal imaging device having a linear Anord resultant visual field voltage of detector elements with the pivoting therein detector image.
Fig. 4 den Strahlengang eines Wärmebildgerätes mit linearem Detektoraufbau und Ablenkeinrichtung, in dem mit Hilfe eines Strahlenvereinigers die Strahlung einer Strah lungsquelle gemischt wird. Fig. 4 shows the beam path of a thermal imaging device with a linear detector structure and deflection device in which the radiation of a radiation source is mixed with the aid of a beam combiner.
Das in Fig. 1 dargestellte Grundprinzip eines Wärmebildge rätes zeigt, wie das Objekt 1 mit dem Objektiv 2 auf einem Detektor 3, dessen Einzelelemente flächig angeordnet sind, abgebildet wird.The basic principle of a thermal imaging device shown in FIG. 1 shows how the object 1 is imaged with the objective 2 on a detector 3 , the individual elements of which are arranged flat.
In der Regel wandeln die Elemente des Detektors 3 die Infra rotstrahlung des auf sie projizierten Objektes 1 in äquiva lente Spannungen um, die von einem Verstärker 4 verstärkt und auf einem Monitor 5 sichtbar gemacht werden.As a rule, the elements of the detector 3 convert the infrared radiation of the object 1 projected onto them into equivalent voltages, which are amplified by an amplifier 4 and made visible on a monitor 5 .
In Fig. 2 wird der Aufbau eines Wärmebildgerätes gezeigt, bei dem der Detektor 3 nur aus einer einzigen Zeile von Detektor elementen besteht. In Fig. 2, the structure of a thermal imaging device is shown, in which the detector 3 consists of only a single row of detector elements.
Bei dieser Ausführung ist es notwendig, das vom Objektiv 2 abgebildete Bild des Objektes 1 über den Detektor 3 zu schwenken. Zu jedem Einzelelement des Detektors 3 gehört dann eine Bildzeile auf den Monitor.In this embodiment, it is necessary to pivot the image of the object 1 imaged by the objective 2 over the detector 3 . Each individual element of the detector 3 then has an image line on the monitor.
Um das vom Objektiv 2 abgebildete Bild über den Detektor 3 zu schwenken, ist in den Strahlengang des Gerätes vor dem Detek tor 3 ein Strahl-Ablenkmittel (Scanner) 6 eingebaut.To pivot about the imaged picture from the lens 2 on the detector 3 is tor in the beam path of the device prior to Detek 3, a beam deflection means (scanner) is installed. 6
Fig. 3 zeigt das sich bei einer scannenden Anordnung ergeben de Sehfeld 9 mit dem darin befindlichen Detektorbild 8. Fig. 3 shows the arrangement at a scanning field of view 9 de arise with the detector located therein Figure 8.
Wegen der notwendigen Kühlung des Detektors 3 steht das durch Sehfeld 9 geschwenkte Detektorbild 8 in starkem Kontrast zum übrigen Sehfeld 9.Because of the necessary cooling of the detector 3 , the detector image 8 pivoted through the field of view 9 is in strong contrast to the rest of the field of view 9 .
In Fig. 4 ist die Anordnung gezeigt, in der erfindungsgemäß die Strahlung einer zusätzlichen Strahlungsquelle 11 in Form einer Glühbirne, deren Strahlungsfläche über einen Strahlen vereiniger 10 zur Abbildung in der Objektebene in das Objek tiv 2 des Wärmebildgerätes 7 projiziert wird.In Fig. 4 the arrangement is shown in which, according to the invention, the radiation of an additional radiation source 11 in the form of a light bulb, the radiation surface of which is projected via a beam combiner 10 for imaging in the object plane into the lens 2 of the thermal imaging device 7 .
Der Strahlenvereiniger 10 ist als teildurchlässiger Spiegel schräg zur optischen Achse des Wärmebildgerätestrahlenganges zwischen Objektiv 2 und Detektor 3 eingefügt. Sein Teilungsverhältnis ist so gewählt, daß die Wärmebildstrahlung des Objektes nur wenig geschwächt wird, z. B. 10%.The beam combiner 10 is inserted as a partially transparent mirror obliquely to the optical axis of the thermal imaging device beam path between objective 2 and detector 3 . Its division ratio is chosen so that the thermal radiation of the object is only slightly weakened, for. B. 10%.
Die vom Detektor 3 ausgehende Strahlung wird durch ihn hin durch in gleicher Weise wie die Strahlung der Strahlungs quelle 11 über das Objektiv 2 in der Objektebene abgebildet.The radiation emitted by the detector 3 is imaged by him in the same way as the radiation from the radiation source 11 via the objective 2 in the object plane.
Ein Betrachter der Objektiveintrittspupille sieht damit die Kombination beider Strahlungen. A viewer of the lens entrance pupil sees that Combination of both radiations.
Bei einem scannenden Wärmebildgerät 7 ist zusätzlich zu den genannten Funktionselementen noch die bereits erwähnte Strahl-Ablenkeinrichtung 6 enthalten.In a scanning thermal imaging device 7 is included in addition to the above-mentioned functional elements have the previously mentioned beam deflector. 6
Der Einbauort der Strahlungsquelle ist so gewählt, daß die Detektorstrahlung und die Strahlung der Strahlungsquelle gleichzeitig in dieselbe Richtung gelenkt werden.The installation location of the radiation source is chosen so that the Detector radiation and the radiation from the radiation source be steered in the same direction at the same time.
BezugszeichenlisteReference list
1 Objekt
2 Objektiv
3 Detektor
4 Verstärker
5 Monitor
6 Strahlen-Ablenkmittel
7 Wärmebildgerät
8 Detektorbild
9 Sehfeld
10 Strahlenvereiniger
11 Strahlungsquelle 1object
2ndlens
3rddetector
4 amplifiers
5monitor
6Radiation deflector
7Thermal imager
8thDetector image
9Field of view
10thRadiation unifier
11Radiation source
Claims (7)
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